(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータと、
前記モータに接続されるハンマと、
先端工具が装着され前記ハンマによって回転されるアンビルと、
前記モータの回転を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記モータを正方向に連続的に駆動して前記アンビルを回転させる連続駆動モードと、前記モータを正方向と逆方向に断続的に駆動して前記ハンマを正方向と逆方向に回転させることにより前記アンビルを打撃する断続駆動モードを用いて前記先端工具を正方向に回転させるインパクト工具であって、
前記制御部は、前記連続駆動モードから前記断続駆動モードへの切り替え前に、前記モータの回転数を下げるように制御することを特徴とするインパクト工具。
【請求項２】
モータと、
前記モータに接続されるハンマと、
先端工具が装着され前記ハンマによって回転されるアンビルと、
前記モータの回転を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記モータを正方向に連続的に駆動して前記アンビルを回転させる連続駆動モードと、前記モータを正方向と逆方向に断続的に駆動して前記ハンマを正方向と逆方向に回転させることにより前記アンビルを打撃する断続駆動モードを用いて前記先端工具を正方向に回転させるインパクト工具であって、
前記モータに供給される電流検出回路を設け、
前記制御部は前記電流検出回路の出力に基づいて前記アンビルに装着される先端工具にかかる負荷の状態を算出することを特徴とするインパクト工具。
【請求項３】
前記制御部は、前記連続駆動モードから前記断続駆動モードへの切り替え前に、前記モータの回転数を下げるように制御することを特徴とする請求項２に記載のインパクト工具。
【請求項４】
前記制御部は前記連続駆動モードにおいて、前記電流検出回路によって検出された電流値が所定の閾値以上になったら、前記モータの回転数を下げるように制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のインパクト工具。
【請求項５】
前記モータはブラシレスモータであり、
前記制御部は、ＰＷＭ制御のデューティ比を下げることにより前記モータの回転数を下げることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のインパクト工具。
【請求項６】
前記モータの回転数を下げる制御は、ＰＷＭ制御のデューティ比を徐々に下げることによりおこなうことを特徴とする請求項５に記載のインパクト工具。
【請求項７】
前記断続駆動モードにおいて、前記制御部は、前記モータに対して「休止−正転」の制御を繰り返すことにより断続的に前記モータを駆動することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のインパクト工具。
【請求項８】
前記断続駆動モードにおいて、前記制御部は、前記モータに対して「休止−正転」及び「休止−逆転」の制御を繰り返すことにより断続的に前記モータを駆動することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のインパクト工具。
【請求項９】
前記連続駆動モードから前記断続駆動モードへの切り替え直後は、前記制御部は、前記モータを休止させることによって前記断続駆動モードの制御を開始することを特徴とする請求項７又は８に記載のインパクト工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータにより駆動され、新規な打撃機構部を実現したインパクト工具に関する。
【背景技術】
【０００２】
インパクト工具は、モータを駆動源として回転打撃機構部を駆動し、アンビルに回転と打撃を与えることによって先端工具に回転打撃力を間欠的に伝達してネジ締め等の作業を行うものである。近年、駆動源としてブラシレスＤＣモータが広く用いられるようになってきた。ブラシレスＤＣモータは、例えばブラシ（整流用刷子）の無いＤＣ（直流）モータであり、コイル（巻線）を固定子側に、マグネット（永久磁石）を回転子側に用い、インバータ回路で駆動された電力を所定のコイルへ順次通電することによりロータを回転させる。インバータ回路は、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）や、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）のような大容量の出力トランジスタを使用して構成され、大電流で駆動される。ブラシレスＤＣモータは、ブラシ付きＤＣモータと比較するとトルク特性に優れ、より強い力で被加工部材にネジやボルト等を締め付けることができる。
【０００３】
ブラシレスＤＣモータを用いたインパクト工具の例として、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１では、連続回転式のインパクト機構部を有し、動力伝達機構部（減速機構部）を介してスピンドルに回転力が与えられると、スピンドルの回転軸方向に移動可能に係合するハンマが回転し、ハンマと当接するアンビルを回転させる。ハンマとアンビルは、回転平面上の２箇所に互いに対称的に配置された２つのハンマ凸部（打撃部）をそれぞれ有し、これらの凸部は互いに回転方向に噛み合う位置にあり、凸部同士の噛み合いにより回転打撃力が伝えられる。ハンマは、スピンドルを囲むリング域で、スピンドルに対して軸方向に摺動自在にされ、ハンマの内周面には、逆Ｖ字型（略三角形）のカム溝が設けられる。スピンドルの外周面には軸方向に、Ｖ字型のカム溝が設けられており、このカム溝とハンマの内周カム溝との間に挿入されたボール（鋼球）を介してハンマが回転する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−７２８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の動力伝達機構部においては、スピンドルとハンマは、カム溝に配置されたボールを介して保持され、ハンマはその後端に配置されるスプリングによって、スピンドルに対して軸方向後方に後退できるように構成されている。従って、スピンドルとハンマの部分の部品点数が多くなり、スピンドルとハンマの間の取り付け精度を良くするように考慮しなければならないので、製造コストが高くなっていた。
【０００６】
一方、従来技術のインパクト工具においては、インパクト機構を動作させない（即ち、打撃が生じない）ように制御するには、ハンマの後退動作を制御する機構を設ける等の何らかの工夫が必要であり、特許文献１の技術のままでは、いわゆるドリルモードとしてインパクト工具を使用することができなかった。さらに、ハンマの後退動作を制御するドリルモードを実現したとしても、所定の締め付けトルクに達成した際に動力伝達を遮断するクラッチ動作までをも実現するには、クラッチ機構を別途設ける必要があり、インパクト工具においてドリルモードや、クラッチ付きドリルモードを実現するにはコストアップにつながっていた。
【０００７】
特許文献１の技術において、ハンマによる打撃時には、先端工具の負荷状態にかかわらず、モータに供給する駆動電力は一定であった。したがって、軽負荷状態でも高い締め付けトルクで打撃することになり、モータに過剰な電力を供給することになって、無駄な電力消費が生じていた。さらに、高い締め付けトルクで打撃することによりねじ締めの際に過剰にねじが進みすぎて、先端工具がねじ頭から離れる等の、いわゆるカムアウト現象が生じることがあった。
【０００８】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は新規なインパクト機構を用いて構成したインパクト工具を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、簡単な機構のハンマとアンビルによってインパクト機構を実現したインパクト工具において、カムアウト現象を有効に防ぐことができるインパクト工具を提供することにある。
【００１０】
本発明のさらに別の目的は、簡単な機構のハンマとアンビルによってインパクト機構を実現したインパクト工具において、連続駆動モードから断続駆動モードへの切り替え制御をスムーズに行うことができるインパクト工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。本発明の１つの特徴によれば、モータと、モータに接続されるハンマと、ハンマによって回転し先端工具が装着されるアンビルと、モータの回転を制御する制御部を有し、制御部はモータを正方向に連続的に駆動してアンビルを回転させる連続駆動モードと、モータを正方向と逆方向に断続的に駆動してハンマを正方向と逆方向に回転させることによりアンビルを打撃する断続駆動モードを用いて先端工具を正方向に回転させるように構成した。制御部は、連続駆動モードから断続駆動モードへの切り替え直前に、モータの回転数を下げるように制御する。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、モータに供給される電流検出回路を設け、制御部は電流検出回路の出力に基づいてアンビルに装着される先端工具にかかる負荷の状態を算出する。制御部は連続駆動モードにおいて、電流検出回路によって検出された電流値が所定の閾値以上になったら、モータの回転数を下げるように制御する。モータとしてブラシレスモータを用いる場合は、制御部はＰＷＭ制御のデューティ比を下げることによりモータの回転数を下げる。また、モータの回転数を下げる制御は、ＰＷＭ制御のデューティ比を徐々に下げることによりおこなうことを特徴とする請求項５に記載のインパクト工具。
【００１３】
さらに本発明の他の特徴によれば、断続駆動モードにおいて、制御部は、モータに対して「休止−正転」の制御を繰り返すか、或いは、「休止−正転」及び「休止−逆転」の制御を繰り返すことにより、断続的にモータを駆動する。連続駆動モードから断続駆動モードへの切り替え直後は、制御部は、モータを休止させることによって断続駆動モードの制御を開始する。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明によれば、モータを連続的に駆動する連続駆動モードと、モータを断続的に駆動する断続駆動モードを用いて締め付けを行うので、簡単な構造のハンマとアンビルを用いてモータの駆動方法を工夫するだけでインパクト機構が実現できる。
【００１５】
請求項２の発明によれば、制御部は電流検出回路の出力に基づいてアンビルに装着される先端工具にかかる負荷の状態を算出するので、特別な検出センサ等を設けることなく容易に負荷の状態を検出できるので、モータの駆動モードを適正に調整することができ、効果的なインパクト動作を実現できる。
【００１６】
請求項３の発明によれば、制御部は、連続駆動モードから断続駆動モードへの切り替え前にモータの回転数を下げるように制御するので、締め付け作業中に駆動モードの切り替え中にモータ回転数を適正に調整でき、トルク変動によるカムアウト現象を効果的に防止できる。
【００１７】
請求項４の発明によれば、制御部は、連続駆動モードにおいて電流検出回路によって検出された電流値が所定の閾値以上になったら、モータの回転数を下げるように制御するので、連続回転駆動の時間が伸びることによって締め付け作業時間の短縮と消費電力を低減できる。
【００１８】
請求項５の発明によれば、モータはブラシレスモータであり、制御部は、ＰＷＭ制御のデューティ比を下げることによりモータの回転数を下げるので、ドリルモード中にモータ回転数を適正に調整することができる。
【００１９】
請求項６の発明によれば、モータの回転数を下げる制御は、ＰＷＭ制御のデューティ比を徐々に下げることによりおこなうので、トルク変動が少なくカムアウト現象の発生を効果的に防止できる。
【００２０】
請求項７の発明によれば、断続駆動モードにおいて、制御部は、モータに対して「休止−正転」の制御を繰り返すことにより断続的にモータを駆動するので、モータの駆動方法を工夫するだけでインパクト機構を実現できる。
【００２１】
請求項８の発明によれば、断続駆動モードにおいて、制御部は、モータに対して「休止−正転」及び「休止−逆転」の制御を繰り返すことにより断続的にモータを駆動するので、モータの駆動方法を工夫するだけでインパクト機構を実現できる。また、モータを逆転させることによりハンマをアンビルに衝突させる前の助走を行うことができ、大きな打撃トルクにて締め付け作業を行うことができる。
【００２２】
請求項９の発明によれば、連続駆動モードから断続駆動モードへの切り替え直後は、制御部は、モータを休止させることによって断続駆動モードの制御を開始するので、連続駆動モードから断続駆動モードへの切り替え後のトルク変動を少なくすることができ、トルク変動によるカムアウト現象を効果的に防止できる。
【００２３】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例に係るインパクト工具１の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施例に係るインパクト工具１の外観を示す斜視図である。
【図３】図１の打撃機構４０付近の拡大断面図である。
【図４】図１の冷却ファン１８の斜視図である。
【図５】本発明の実施例に係るインパクト工具のモータ３の駆動制御系を示す機能ブロック図である。
【図６】本発明の基本構成（第２の実施例）に係るハンマ１５１とアンビル１５６の形状を示す図である。
【図７】図６のハンマ１５１及びアンビル１５６の打撃動作を示す図であり、一回転の動きを６段階で示した断面図である。
【図８】図１のハンマ４１及びアンビル４６の形状を示す斜視図である。
【図９】図１のハンマ４１及びアンビル４６の形状を示す別の角度からの斜視図である。
【図１０】図８、９に示したハンマ４１及びアンビル４６の打撃動作を示す図である。
【図１１】インパクト工具１の運転時のトリガ信号、モータ３に対する駆動信号、モータ３に流れる電流信号、モータ３の回転速度、ハンマ４１とアンビル４６の打撃状況を示す図である。
【図１２】本発明の実施例に係るモータ３の駆動制御手順を示すフローチャートである（その１）。
【図１３】本発明の実施例に係るモータ３の駆動制御手順を示すフローチャートである（その２）。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００２５】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。尚、以下の説明において、上下前後、左右の方向は、図１及び図２中に示した方向として説明する。
【００２６】
図１は本発明に係るインパクト工具の一実施例としてのインパクト工具１の内部構造を示す図である。インパクト工具１は、充電可能なバッテリパック３０を電源とし、モータ３を駆動源として打撃機構４０を駆動し、出力軸であるアンビル４６に回転と打撃を与えることによってドライバビット等の図示しない先端工具に連続する回転力や断続的な打撃力を伝達してネジ締めやボルト締め等の作業を行う。
【００２７】
モータ３は、ブラシレスＤＣモータであって、側面から見て略Ｔ字状の形状を成すハウジング６の筒状の胴体部６ａ内に収容される。ハウジング６は、ほぼ対称な形状の左右２つの部材に分割可能に構成され、それら部材が複数のネジにより固定される。そのため、分割されるハウジング６の一方（本実施例では左側ハウジング）に複数のネジボス２０が形成され、他方（右側ハウジング）に複数のネジ穴（図示せず）が形成される。モータ３の回転軸１９は、胴体部６ａの後端側のベアリング１７ｂと中央部付近に設けられるベアリング１７ａによって回転可能に保持される。モータ３の後方には６つのスイッチング素子１０が搭載された基板も設けられ、これらスイッチング素子１０によってインバータ制御を行うことによりモータ３を回転させる。基板７の前方側には、回転子３ａの位置を検出するためにホール素子やホールＩＣ等の回転位置検出素子５８が搭載される。
【００２８】
ハウジング６の胴体部６ａから略直角に一体に延びるグリップ部６ｂ内の上部にはトリガスイッチ８及び正逆切替レバー１４が設けられ、トリガスイッチ８には図示しないバネによって付勢されてグリップ部６ｂから突出するトリガ操作部８ａが設けられる。グリップ部６ｂ内の下方には、トリガ操作部８ａによってモータ３の速度を制御する機能等を備えた制御回路基板９が収容される。ハウジング６のグリップ部６ｂの下方に形成されたバッテリ保持部６ｃには、ニッケル水素やリチウムイオン等の複数の電池セルが収容されたバッテリパック３０が着脱可能に装着される。
【００２９】
モータ３の前方には、回転軸１９に取り付けられてモータ３と同期して回転する冷却ファン１８が設けられる。冷却ファン１８により、胴体部６ａの後方に設けられた空気取入口２６ａ、２６ｂから空気が吸引される。吸引された空気は、ハウジング６の胴体部６ａであって冷却ファン１８の半径方向外周側付近に形成される複数のスリット２６ｃ（図２参照）からハウジング６の外部に排出される。
【００３０】
打撃機構４０は、アンビル４６とハンマ４１の２つの部品により構成され、ハンマ４１は遊星歯車減速機構２１の複数の遊星歯車の回転軸を連結するように固定される。現在広く使われている公知のインパクト機構と違って、ハンマ４１には、スピンドル、スプリング、カム溝、及びボール等を有するカム機構を有しない。そしてアンビル４６とハンマ４１とは回転中心付近に形成された嵌合軸と嵌合穴により１回転未満の相対回転だけができるように連結される。アンビル４６は、図示しない先端工具を装着する出力軸部分と一体に構成され、前端には軸方向と鉛直面の断面形状が六角形の装着穴４６ａが形成される。アンビル４６の後方側はハンマ４１の嵌合軸と連結され、軸方向中央付近でメタルベアリング１６ａによりケース５に対して回転可能に保持される。尚、これらアンビル４６とハンマ４１の詳細形状については後述する。
【００３１】
ケース５は打撃機構４０及び遊星歯車減速機構２１を収容するための金属製の一体成形で形成され、ハウジング６の前方側に装着される。また、ケース５の外周側は、熱の伝達を防止するとともに、衝撃吸収効果等を果たすために樹脂製のカバー１１で覆われる。アンビル４６の先端には先端工具を着脱するためのスリーブ１５が設けられる。
【００３２】
トリガ操作部８ａが引かれてモータ３が起動されると、モータ３の回転は遊星歯車減速機構２１によって減速され、モータ３の回転数に対して所定の比率の回転数でハンマ４１が回転する。ハンマ４１が回転すると、その回転力はアンビル４６に伝達され、アンビル４６がハンマ４１と同じ速度で回転を開始する。先端工具側からの受ける反力によってアンビル４６にかかる力が大きくなると、後述する制御部は締め付け反力の増大を検出し、モータ３の回転が停止してロック状態になる前に、ハンマ４１の駆動モードを変更しながらハンマ４１を連続的に又は断続的に駆動する。
【００３３】
図２は、図１のインパクト工具１の外観を示す斜視図である。ハウジング６は３つの部分（６ａ、６ｂ、６ｃ）から構成され、胴体部６ａの、冷却ファン１８の半径方向外周側付近には冷却風排出用のスリット２６ｃが形成される。また、バッテリ保持部６ｃの上面には制御パネル３１が設けられる。制御パネル３１には、各種の操作ボタンや表示ランプ等が配置され、例えばＬＥＤライト１２をＯＮ／ＯＦＦするためのスイッチや、バッテリパックの残量を確認するためのボタンが配置される。また、バッテリ保持部６ｃの側面にはモータ３の駆動モード（ドリルモード、インパクトモード）を切り替えるためのトグルスイッチ３２が設けられる。トグルスイッチ３２を押下するごとに、ドリルモードとインパクトモードが交互に切り替わる。
【００３４】
バッテリパック３０には、リリースボタン３０ａが設けられ、左右両側に位置するリリースボタン３０ａを押しながら前方にバッテリパック３０を移動させることにより、バッテリパック３０をバッテリ保持部６ｃから取り外すことができる。バッテリ保持部６ｃの左右側には、着脱可能な金属製のベルトフック３３が設けられる。図２では、インパクト工具１の左側に取り付けられているが、ベルトフック３３を取り外してインパクト工具１の右側に装着することも可能である。バッテリ保持部６ｃの後端部付近にはストラップ３４が取り付けられる。
【００３５】
図３は、図１の打撃機構４０付近の拡大断面図である。遊星歯車減速機構２１は、プラネタリー型であり、モータ３の回転軸１９の先端と接続されるサンギヤ２１ａが駆動軸（入力軸）となり、胴体部６ａに固定されるアウターギヤ２１ｄ内で、複数のプラネタリーギヤ２１ｂが回転する。プラネタリーギヤ２１ｂの複数の回転軸２１ｃは、遊星キャリヤの機能を持つハンマ４１にて保持される。ハンマ４１は遊星歯車減速機構２１の従動軸（出力軸）として、モータ３と同方向に所定の減速比で回転する。この減速比をどの程度に設定するかは、主な締付対象（ネジかボルトか）、モータ３の出力と必要な締付トルクの大きさ等の要因から適切に設定すれば良く、本実施例ではモータ３の回転数に対してハンマ４１の回転数が１／８〜１／１５程度になるように減速比を設定する。
【００３６】
胴体部６ａの内部の２つのネジボス２０の内周側には、インナカバー２２が設けられる。インナカバー２２はプラスチック等の合成樹脂の一体成形で製造された部材であり、後方側には円筒状の部分が形成され、その円筒部分でモータ３の回転軸１９を回転可能に固定するベアリング１７ａを保持する。また、インナカバー２２の前方側には、２つの異なる径を有する円筒状の段差部が設けられ、その小さい方の段差部にはボール式のベアリング１６ｂが設けられ、大きい方の円筒状の段差部には、前方側からアウターギヤ２１ｄの一部が挿入される。尚、アウターギヤ２１ｄはインナカバー２２に回転不能に取り付けられ、インナカバー２２はハウジング６の胴体部６ａに回転不能に取り付けられることから、アウターギヤ２１ｄは非回転状態で固定されることになる。また、アウターギヤ２１ｄの外周部には外径が大きく形成されたフランジ部分が設けられ、フランジ部分とインナカバー２２の間にはＯリング２３が設けられる。ハンマ４１とアンビル４６の回転部分にはグリス（図示せず）が塗布されており、Ｏリング２３は、そのグリスがインナカバー２２側に漏れないようにシールする。
【００３７】
本実施例において特徴的なこととして、ハンマ４１がプラネタリーギヤ２１ｂの複数の回転軸２１ｃを保持する遊星キャリヤの機能を持つことである。そのためハンマ４１の後端部はベアリング１６ｂの内輪の内周側にまで延びる。また、ハンマ４１の後方側内周部は、モータ３の回転軸１９に取り付けられるサンギヤ２１ａを収容する円筒形の内部空間内に配置される。ハンマ４１の前方側中心軸付近は、軸方向前方に突出する嵌合軸４１ａが形成され、嵌合軸４１ａはアンビル４６の後方側中心軸付近に形成される円筒形の嵌合穴４６ｆに嵌合する。尚、嵌合軸４１ａと嵌合穴４６ｆは、双方が相対的に回転可能なように軸支されるものである。
【００３８】
図４は、冷却ファン１８の斜視図である。冷却ファン１８は例えばプラスチック等の合成樹脂の一体構成によって製造される。回転中心には、回転軸１９が貫通される貫通穴１８ａが形成され、回転軸１９を軸方向に所定距離だけ覆い回転子３ａとの所定の距離を確保する円筒部１８ｂが形成され、円筒部１８ｂから外周側には複数のフィン１８ｃが形成される。フィン１８ｃの前後側には、円環状の部分が設けられ、冷却ファン１８の回転方向に限られずに軸方向後方から吸引された空気を、外周付近に形成された複数の開口部１８ｄから円周方向外側に排出する。冷却ファン１８は、いわゆる遠心ファンの機能を果たすものであり、遊星歯車減速機構２１を介さずにモータ３の回転軸１９に直接接続されるので、ハンマ４１に比べて十分大きい回転数で回転されるので、十分な風量を確保することができる。
【００３９】
次に、モータ３の駆動制御系の構成と作用を図５に基づいて説明する。図５はモータ３の駆動制御系の構成を示すブロック図であり、本実施例では、モータ３は３相のブラシレスＤＣモータで構成される。このブラシレスＤＣモータは、いわゆるインナーロータ型であって、複数組（本実施例では２組）のＮ極とＳ極を含む永久磁石（マグネット）を含んで構成される回転子（ロータ）３ａと、スター結線された３相の固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗから成る固定子（ステータ）３ｂと、回転子３ａの回転位置を検出するために周方向に所定の間隔毎、例えば角度６０°毎に配置された３つの回転位置検出素子（ホール素子）５８を有する。これら回転位置検出素子５８からの位置検出信号に基づいて固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗへの通電方向と時間が制御され、モータ３が回転する。回転位置検出素子５８は、基板７上の回転子３ａの永久磁石３ｃに対向する位置に設けられる。
【００４０】
基板７上に搭載される電子素子には、３相ブリッジ形式に接続されたＦＥＴなどの６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を含む。ブリッジ接続された６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートは、制御回路基板９に搭載される制御信号出力回路５３に接続され、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ドレインまたは各ソースは、スター結線された固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに接続される。これによって、６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６は、制御信号出力回路５３から入力されたスイッチング素子駆動信号（Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６等の駆動信号）によってスイッチング動作を行い、インバータ回路５２に印加されるバッテリパック３０の直流電圧を３相（Ｕ相、Ｖ相及びＷ相）電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗとして固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに電力を供給する。
【００４１】
６個のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６の各ゲートを駆動するスイッチング素子駆動信号（３相信号）のうち、３個の負電源側スイッチング素子Ｑ４、Ｑ５、Ｑ６をパルス幅変調信号（ＰＷＭ信号）Ｈ４、Ｈ５、Ｈ６として供給し、制御回路基板９上に搭載された演算部５１によって、トリガスイッチ８のトリガ操作部８ａの操作量（ストローク）の検出信号に基づいてＰＷＭ信号のパルス幅（デューティ比）を変化させることによってモータ３への電力供給量を調整し、モータ３の起動／停止と回転速度を制御する。
【００４２】
ここで、ＰＷＭ信号は、インバータ回路５２の正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３または負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６の何れか一方に供給され、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３またはスイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６を高速スイッチングさせることによってバッテリパック３０の直流電圧から各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を制御する。尚、本実施例では、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６にＰＷＭ信号が供給されるため、ＰＷＭ信号のパルス幅を制御することによって各固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗに供給する電力を調整してモータ３の回転速度を制御することができる。
【００４３】
インパクト工具１には、モータ３の回転方向を切り替えるための正逆切替レバー１４が設けられ、回転方向設定回路６２は正逆切替レバー１４の変化を検出するごとに、モータの回転方向を切り替えて、その制御信号を演算部５１に送信する。演算部５１は、図示していないが、処理プログラムとデータに基づいて駆動信号を出力するための中央処理装置（ＣＰＵ）、処理プログラムや制御データを記憶するためのＲＯＭ、データを一時記憶するためのＲＡＭ、タイマ等を含んで構成される。
【００４４】
演算部５１は、回転方向設定回路６２と回転子位置検出回路５４の出力信号に基づいて所定のスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６を交互にスイッチングするための駆動信号を形成し、その駆動信号を制御信号出力回路５３に出力する。これによって固定子巻線Ｕ、Ｖ、Ｗの所定の巻線に交互に通電し、回転子３ａを設定された回転方向に回転させる。この場合、負電源側スイッチング素子Ｑ４〜Ｑ６に印加する駆動信号は、印加電圧設定回路６１の出力制御信号に基づいてＰＷＭ変調信号として出力される。モータ３に供給される電流値は、電流検出回路５９によって測定され、その値が演算部５１にフィードバックされることにより、設定された駆動電力となるように調整される。尚、ＰＷＭ信号は正電源側スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ３に印加しても良い。
【００４５】
制御回路基板９に搭載される制御部５０には、アンビル４６に発生する衝撃の大きさを検出する打撃衝撃検出センサ５６が接続され、その出力は打撃衝撃検出回路５７を介して演算部５１に入力される。打撃衝撃検出センサ５６としては、アンビル４６に取り付けられる歪ゲージ等で実現でき、打撃衝撃検出センサ５６の出力を用いて規定トルクで締め付けが完了した際に、モータ３を自動停止させるようにしても良い。
【００４６】
次に、本実施例に係るハンマ４１とアンビル４６の打撃動作を説明する前に、図６、７を用いて本発明のハンマとアンビルの基本構成と、その打撃動作原理を説明する。図６は、本発明の基本構成に係るハンマ１５１とアンビル１５６の形状を示す図であり、最もシンプルな形状のものである。この形状は本発明の第２の実施例に係る形状でもある。ハンマ１５１は、円筒形の本体部分１５１ｂから軸方向に突出する１組の突出部、即ち突出部１５２と突出部１５３が形成される。本体部分１５１ｂの前方側、中央には、アンビル１５６の後方に形成された嵌合穴（図示せず）に嵌合する嵌合軸１５１ａが形成され、ハンマ１５１とアンビル１５６は相対的に１回転未満（３６０度未満）の所定角度だけ回転可能なように連結される。突出部１５２は打撃爪として作用するもので、円周方向の両側に平面状の打撃面１５２ａと１５２ｂが形成される。また、ハンマ１５１には、突出部１５２との回転バランスを取るための突出部１５３が形成される。突出部１５３は、回転バランスをとるための錘部として機能するため、打撃面は形成されない。
【００４７】
本体部分１５１ｂの後方側には、接続部分１５１ｄを介して円盤部１５１ｃが形成される。本体部分１５１ｂと円盤部１５１ｃの間の空間は、遊星歯車減速機構２１のプラネタリーギヤ２１ｂを配置するためのもので、円盤部１５１ｃにはプラネタリーギヤ２１ｂの回転軸２１ｃを保持するための貫通穴１５１ｆが形成される。図示していないが、本体部分１５１ｂの円盤部１５１ｃに面する側にもプラネタリーギヤ２１ｂの回転軸２１ｃを保持するための保持穴が形成される。
【００４８】
アンビル１５６は、円筒形の本体部分１５６ｂの前端側に先端工具を装着するための装着穴１５６ａが形成され、本体部分１５６ｂの後方側には本体部分１５６ｂから半径方向外側に突出する２つの突出部１５７と１５８が形成される。突出部１５７は、被打撃面１５７ａと１５７ｂを有する打撃爪であり、突出部１５８が被打撃面をもたない錘部である。突出部１５７は、突出部１５２と衝突するように構成されるため、その外径は突出部１５２の外形と同じに構成される。しかしながら突出部１５３と１５８は共に錘として作用させるだけであって、どの部位にも衝突させないために、お互いが干渉しない位置や大きさに形成し配置することが重要である。また、ハンマ１５１とアンビル１５６の相対的な回転角をできるだけ多く取るために（但し、最大でも１回転未満である）、突出部１５３及び１５８の半径方向の厚さを小さくして円周方向の長さを大きくすることによって、突出部１５２と１５７との回転バランスをとれるように形成される。相対的な回転角を大きく設定することにより、ハンマをアンビルに衝突させるときのハンマの加速区間（助走区間）を大きく取ることができ、大きなエネルギーにて打撃することができる。
【００４９】
図７は、ハンマ１５１及びアンビル１５６の使用状態における一回転の動きを６段階で示した断面図である。断面は軸方向と鉛直面であって、打撃面１５２ａ（図６）を含む断面である。図７（１）の状態において、先端工具からうける締め付けトルクが小さいうちは、アンビル１５６はハンマ１５１から押されることにより反時計回りに回転する。しかしながら、締め付けトルクが大きくなってハンマ１５１から押される力だけでは回転できなくなった場合には、ハンマ１５１によってアンビル１５６を叩くため、ハンマ１５１を矢印１６１の方向に逆回転させるべく、モータ３の逆回転を開始する。（１）で示す状態においてモータ３の反転を開始し、それによってハンマ１５１の突出部１５２を矢印１６１の方向に回転させ、さらにモータ３を逆回転させて、（２）に示すように突出部１５２は突出部１５８の外周側を通って矢印１６２の方向に加速されながら回転する。ここで、突出部１５８の外径Ｒａ１は、突出部１５２の内径Ｒｈ１よりも小さく構成され、両者は衝突しない。同様に、突出部１５７の外径Ｒａ２は、突出部１５３の内径Ｒｈ２よりも小さく構成され、両者は衝突しない。このような位置関係に構成すれば、ハンマ１５１とアンビル１５６との相対回転角を１８０度より大きく構成することができ、アンビル１５６に対してハンマ１５１の十分な量の反転角を確保することができる。
【００５０】
ハンマ１５１がさらに逆回転して、矢印１６３ａに示すように図７（３）の位置（逆回転の停止位置）でハンマ１５１の回転が呈したら、モータ３の矢印１６３ｂの方向（正回転方向）への回転を開始する。尚、ハンマ１５１を逆回転させた際に、アンビル１５６に衝突しないように、停止位置において確実にハンマ１５１を停止させることが重要である。ハンマ１５１の停止位置を、アンビル１５６と衝突する位置のどの程度前に設定するかは任意であるが、必要とされる締め付けトルクの関係からできるだけ大きくすると良い。また、停止位置は毎回同じ位置とする必要はなく、締め付け初期段階では逆回転角を小さくして、締め付けが進むにつれて逆回転角を大きく設定するように構成しても良い。このように停止位置を可変にすれば逆回転に要する時間を最小に設定できるので、短い時間で迅速に打撃動作を行うことができる。
【００５１】
そして、図７（４）の位置を矢印１６４の方向に通過しながらさらにハンマ１５１を加速させ、加速中の状態のまま図７（５）に示す位置にて突出部１５２の打撃面１５２ａは、アンビル１５６の被打撃面１５７ａに衝突する。この衝突の結果、アンビル１５６には強力な回転トルクが伝達され、アンビル１５６は矢印１６６で示す方向に回転する。図７（６）の位置は、図７（１）で示した状態から、ハンマ１５１とアンビル１５６の双方が所定角度分だけ回転した状態であり、再び図７（１）の状態から図７の（５）に至る動作を繰り返すことによって、締め付け部材を適正トルクになるまで締め付けを行う。
【００５２】
以上のように、本発明に係るハンマ１５１とアンビル１５６では、モータ３を逆回転させる駆動モードを用いることによって、打撃機構としてハンマ１５１とアンビル１５６だけのきわめてシンプルな構成で、インパクト工具を実現することができる。尚、この構成の打撃機構においては、モータ３の駆動モードの設定よって、ドリルモードとして回転させることもできる。例えば、ドリルモードにおいては、図７（５）の状態からモータ３を回転させてハンマ１５１を正方向に回転させるだけで図７（６）のようにアンビル１５６を追従して回転させることが可能であるので、これを繰り返すことにより締め付けトルクが小さくて済むネジやボルト等の締め付け部材を高速で締め付けることができる。
【００５３】
さらに、本実施例に係るインパクト工具１においては、モータ３としてブラシレスＤＣモータを用いているため、電流検出回路５９（図５参照）からモータ３に流れる電流値を求めて、電流値が所定の値よりも大きくなった状態を検出して、演算部５１がモータ３を停止させることによって、所定トルクまで締め付けた後に動力伝達を遮断させる、いわゆるクラッチ機構を電子的に実現することができる。従って、本発明の本実施例に係るインパクト工具１においては、ドリルモード時のクラッチ機構をも実現することができ、簡単な構成の打撃機構にてクラッチ無しのドリルモード、クラッチ付きのドリルモード、インパクトモードの３つの動作モードを有するマルチユースの締付け工具を実現できる。
【００５４】
次に図８、９を用いて、図１、２に示した打撃機構４０の詳細構造を説明する。図８は、本発明の第１の実施例に係るハンマ４１とアンビル４６の形状を示す斜視図であり、ハンマ４１は斜め前方から、アンビル４６は斜め後方からみた図である。図９はハンマ４１とアンビル４６の形状を示す斜視図であり、ハンマ４１は斜め後方から見た図であり、アンビル４６は斜め前方からみた部分図である。ハンマ４１は、円柱形の本体部分４１ｂから径方向に突出する２つの羽根部４１ｃと４１ｄが形成される。羽根部４１ｃと４１ｄには、それぞれ軸方向に突出する突出部が形成されるが、図６で示した基本構成（第２の実施例）と異なることは、羽根部４１ｃと４１ｄのそれぞれに一組ずつの打撃部と錘部が形成されることである。
【００５５】
羽根部４１ｃ側は、外周部が扇状に広がるように形成されとともに、外周部から軸方向前方に突出する突出部４２が形成される。この扇状に広がる部分と突出部４２が打撃部（打撃爪）として機能と同時に、錘部としての機能を果たす。突出部４２には円周方向の両側には打撃面４２ａと４２ｂが形成される。打撃面４２ａと４２ｂは、共に平面に形成されたもので、アンビル４６の後述する被打撃面と良好に面接触するように適度な角度がつけられる。一方、羽根部４１ｄは外周部が扇状に広がるように形成され、扇状に広がる形状によりその部分の質量が大きくなり錘部として良好な作用を果たす。また羽根部４１ｄの径方向中央付近から軸方向前方に突出する突出部４３が形成される。突出部４３は打撃部（打撃爪）として作用するもので、円周方向の両側には打撃面４３ａと４３ｂが形成される。打撃面４３ａと４３ｂは、共に平面状に形成されたもので、アンビル４６の後述する被打撃面と良好に面接触するように、円周方向に適度な角度がつけられる。
【００５６】
本体部分４１ｂの軸心付近、前方側にはアンビル４６の嵌合穴４６ｆと嵌合される嵌合軸４１ａが形成される。本体部分４１ｂの後方側には遊星キャリヤの機能を有するように２つの円盤部４４ａ、４４ｂと円周方向の２箇所においてこれらを接続する接続部４４ｃが形成される。円盤部４４ａ、４４ｂの円周方向のそれぞれ２箇所には、貫通穴４４ｄが形成され、円盤部４４ａ、４４ｂの間に２つのプラネタリーギヤ２１ｂ（図３参照）が配置され、プラネタリーギヤ２１ｂの回転軸２１ｃ（図３参照）が貫通穴４４ｄに装着される。円盤部４４ｂの後方側には円筒形に延びる円筒部４４ｅが形成される。円筒部４４ｅの外周側はベアリング１６ｂの内輪にて保持される。また、円筒部４４ｅの内側の空間４４ｆにはサンギヤ２１ａ（図３参照）が配置される。尚、図８及び図９に示すハンマ４１とアンビル４６とは、金属の一体構造にて製造すると強度的にも重量的にも好ましい。
【００５７】
アンビル４６は、円柱形の本体部分４６ｂから径方向に突出する２つの羽根部４６ｃと４６ｄが形成される。羽根部４６ｃの外周付近には軸方向後方に突出する突出部４７が形成される。突出部４７の円周方向両側には被打撃面４７ａ及び４７ｂが形成される。一方、羽根部４６ｄの径方向中央付近には軸方向後方に突出する突出部４８が形成される。突出部４８の円周方向両側には被打撃面４８ａ及び４８ｂが形成される。ハンマ４１が正回転（ネジ等を締め付ける回転方向）するときには、打撃面４２ａが被打撃面４７ａに当接し、同時に打撃面４３ａが被打撃面４８ａに当接する。また、ハンマ４１が逆回転（ネジ等をゆるめる回転方向）するときには、打撃面４２ｂが被打撃面４７ｂに当接し、同時に打撃面４３ｂが被打撃面４８ｂに当接する。この当接するのは同時となるように突出部４２、４３、４７、４８の形状が決定される。
【００５８】
このように、図８、９に示すハンマ４１及びアンビル４６によれば、回転する軸心を基準に対称な２箇所にて打撃が行われるので打撃時のバランスが良く、打撃時にインパクト工具１が振られにくく構成できる。また、打撃面は突出部の円周方向両側にそれぞれ設けられるので、正回転だけでなく逆回転時にもインパクト動作が可能になるので、使いやすいインパクト工具を実現できる。さらに、ハンマ４１でアンビル４６を打撃する方向は、円周方向のみであってアンビル４６を軸方向、前方に叩かないので、先端工具を必要以上に締め付け部材に押しつけることもなく、木材に木ねじ等を締め込む際に有利である。
【００５９】
次に図１０を用いて図８、９に示したハンマ４１及びアンビル４６の打撃動作を説明する。基本的な動作は図７で説明した動作と同じであり、違いは打撃時に１箇所でなくほぼ軸対称な２箇所の打撃面にて同時に打撃されることである。また、図１０で示す断面図は図３のＡ−Ａ部の断面であり、この断面からハンマ４１から軸方向に突出する突出部４２、４３と、アンビル４６から軸方向に突出する突出部４７、４８の位置関係が理解できるであろう。締め付け動作時（正回転時）のアンビル４６の回転方向は反時計回りである。
【００６０】
図１０（１）は、ハンマ４１がアンビル４６に対して最反転位置まで逆回転した状態である（図７（３）の状態に相当）。この状態からハンマ４１をアンビル４６に対して衝突させるべく、矢印９１の方向（正方向）に加速させる。そして、図１０（２）のように突出部４２は突出部４８の外周側を通過し、同時に突出部４３は突出部４７の内周側を通過する。このように、双方の通過を可能とするために、突出部４２の内径ＲＨ２は、突出部４８の外径ＲＡ１よりも大きく構成され、両者は衝突しない。同様に、突出部４３の外径ＲＨ１は、突出部４７の内径ＲＡ２よりも小さく構成され、両者は衝突しない。このような位置関係に構成すれば、ハンマ４１とアンビル４６との相対回転角を１８０度より大きく構成することができ、アンビル４６に対してハンマ４１の十分な量の反転角が確保でき、この反転角がハンマ４１をアンビル４６に打撃する前の加速区間とすることができる。
【００６１】
次に、図１０（３）の状態までハンマ４１が正回転すると突出部４２の打撃面４２ａは、突出部４７の被打撃面４７ａに衝突する。同時に、突出部４３の打撃面４３ａは突出部４８の被打撃面４８ａに衝突する。このように、回転軸に対して反対側の２箇所にて衝突することによりアンビル４６に対してバランスの良い打撃を行うことができる。この打撃の結果、図１０（４）に示すようにアンビル４６は、矢印９４の方向に回転することになり、この回転によって締め付け部材の締め付けが行われる。尚、ハンマ４１には、径方向の同心位置（ＲＨ２以上、ＲＨ３以下の位置）において唯一の突起である突出部４２を有し、同心位置（ＲＨ１以下の位置）において第３の唯一の突起である突出部４３を有する。また、アンビル４６は、径方向の同心位置（ＲＡ２以上、ＲＡ３以下の位置）において唯一の突起である突出部４７を有し、同心位置（ＲＡ１以下の位置）において唯一の突起である突出部４８を有する。
【００６２】
次に、本実施例に係るインパクト工具１の駆動方法について説明する。本実施例に係るインパクト工具１においては、アンビル４６とハンマ４１が、相対的に３６０度未満の回転角で回転可能なように形成される。従って、ハンマ４１はアンビル４６に対して１回転以上の相対的回転が無いため、その回転制御も特有のものになる。通常ネジやボルト等の締め付け作業においては、ネジやボルトの加工精度のばらつき、被締め付け部材の状態、木材の節や木目などの材質のばらつきなどにより、必要とされる締め付けトルクが一定でない事が多い。また連続駆動モードでの締め付け作業において、締め付け作業が進行するに従ってカムアウト現象が起こることが少なくない。カムアウト現象が起こる要因の一つとして、モータ３の回転数が必要以上に大きくなり過ぎて、先端工具の回転数とネジの回転数が一致しないということが挙げられる。本実施例では、このカムアウトの発生を防ぐために回転制御にさらに工夫を加えている。
【００６３】
本実施例に係るインパクト工具１でインパクトモードにおける締め付けが選択された場合は、最初に連続駆動モードで高速に締め付けを行い、必要とされる締め付けトルク値が大きくなったら断続駆動モードに切り替えて締め付けを行う。連続駆動モードにおいて、演算部５１はモータ３を所定の回転数を超えないように定速制御する。連続駆動モードは、モータ３を連続駆動するので電気消費量が少なくすることができ、締め付けスピードが速いという特徴がある。しかし連続駆動モードではネジ等の締め付け具からの反力（負荷）が高いときにカムアウトが発生しやすい。一方、断続駆動モードは、モータ３を断続的に駆動し、パルス状にモータ３を駆動するモードである。断続駆動モードは、高負荷時に強い力で締め付けることができ、しかもカムアウトが起こりにくいという特徴がある。しかし断続駆動モードは連続駆動モードより締め付けスピードが遅く、しかも電流消費量が多い。本実施例では、連続駆動モードと断続駆動モードの双方の長所を生かせるように、締め付け初期は連続駆動モードで締め付けを行い、その後、断続駆動モードに切り替えて高いトルクで締め付けを行う。この際、できるだけ連続駆動モードでの締め付け時間を長くするように制御する。
【００６４】
図１１は、インパクト工具１の運転時のトリガ信号、モータ３に対する駆動信号、モータ３に流れる電流信号、モータ３の回転速度、ハンマ４１とアンビル４６の打撃状況を示す図である。各グラフにおいて横軸は時間であり、各グラフのタイミングを比較できるように横軸を合わせて表示している。
【００６５】
断続駆動モードにおいてパルス状に駆動するために、モータ３に駆動電力を全く供給しない（或いはほんの少しだけ供給する）休止期間を設ける。本実施例では断続駆動モードで、モータ３を「休止→逆回転駆動→休止→正回転駆動」を複数回繰り返すように駆動する。このように断続駆動モードにおいては、モータ３の正回転駆動だけでなく逆回転駆動をも加わるために、ハンマ４１をアンビル４６に対して十分な相対角だけ逆回転させた後に、ハンマ４１を正回転方向に加速させ、ハンマ４１を勢い良くアンビル４６に衝突させる。このようにハンマ４１をアンビル４６に衝突させることによって、アンビル４６に強い締め付けトルクを発生させる。断続駆動モードにおいては、演算部５１は締め付け材を設定されたトルクで締め付けできるようにモータ３の回転を制御する。
【００６６】
図１１において、時間Ｔ０からのＴ１の間は、いわゆるモータ３の起動時の制御である。演算部５１は始動電流が大きくなりすぎないように、流れる電流値がある制限値を超えないように電流制限を行う（矢印８３ａ）。モータ３が始動したら電流の値は制限値より大きく減少し、時間Ｔ１からのＴ２の間は、演算部５１はモータ３の回転数が設定値を超えないように定速制御する（矢印８５ａ）。その後、アンビル４６に取り付けられた先端工具からの締め付け反力が大きくなると、モータ３を一定速度に保つためにモータ３に供給される電流が徐々に増加する（矢印８３ｃ）。
【００６７】
時間Ｔ２でモータ３の電流値がある値（閾値：矢印８３ｄ）まで増加すると、演算部５１は図１１の時間Ｔ１からＴ２までの電流の増加量に応じてＰＷＭ制御のデューティ値を変化させてモータ３の回転数を落とすように制御する。この際、ＰＷＭ制御のデューティ比を一気に落とすのではなく、徐々に落とすように制御することが好ましい。この制御によって、モータ回転数は矢印８５ｂから８５ｃのように低下する。モータ３の回転速度が落ち込むことによって、モータ３に供給される電流も矢印８３ｅのように低下するが、この電流値を検出し、所定の回転速度まで減速、若しくは電流値まで供給する電流値が落ちたところ、即ち時間Ｔ３においてモータ３の制御モードを、断続駆動モードによる制御に切り替える。
【００６８】
このように先端工具からの負荷に応じて電流閾値と回転数閾値を演算により変更することで、連続駆動モードの運転時間を可能な限り伸ばすことができ、締め付け作業時間の短縮と消費電力の低減が可能になる。尚、連続駆動モードから断続駆動モードへの切り替えのタイミングは、被締め付け部材の堅さ等によって変化するので、柔らかい木材に木ねじを締め付ける等の軽負荷時には連続駆動モードの比率が高くなる。
【００６９】
断続駆動モードによる制御では、演算部５１はモータ３の駆動を一時休止させて、その後、負の方向の駆動電流８２ａを制御信号出力回路５３に送ることによりモータ３を逆回転させる。モータ３の正転、逆転を行う際には、制御信号出力回路５３から各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ６に出力する各駆動信号（オンオフ信号）の信号パターンを切り替えることにより実現される。モータ３が所定の回転角分だけ逆回転したら、モータ３の駆動を一時休止させて正回転駆動を開始する。このため、正の方向の駆動電流８２ｂを制御信号出力回路５３に送る。尚、インバータ回路５２を用いた回転駆動においては、駆動信号をプラス側又はマイナス側に切り替えるものではないが、図１１ではどちら方向へ回転駆動するか容易に理解できるように、駆動信号をプラス側及びマイナス側に分けて模式的に表現した。
【００７０】
モータ３が逆方向の最大回転に達して（矢印８６ａ）。モータ３に正方向の駆動電流が供給されると（矢印８６ｂ）、モータ３にブレーキが掛かり、逆回転が停止し、さらに正回転方向に回転を始める。モータ３の回転速度が正方向の最大速度に達する付近（矢印８６ｃ）で、ハンマ４１はアンビル４６に衝突する。このようにハンマ４１がアンビル４６に衝突すると矢印８６ｃから８６ｄに至るようにモータ３の回転速度が低下する。この衝突の際のアンビル４６に作用する締め付けトルクの大きさを示すのが図１１の一番下のグラフである。ここで矢印８８ｃでは打撃による大きな締め付けトルクが発生したことを示している。本図において、矢印８８ｂの時点から時間Ｔ４までの間、及び、矢印８８ｄの時点から時間Ｔ５までの間にはアンビル４６の締め付けトルク値はゼロである。これは、モータ３を逆回転させることによって、ハンマ４１の打撃面がアンビル４６の被打撃面と接触していないためである。
【００７１】
尚、矢印８８ｃに示す衝突を検出した瞬間にモータ３への駆動信号を停止する制御をしても良く、その場合は締付対象がボルトやナット等の場合は打撃後に作業者の手に伝わる反動が少なくて済む。本実施例のように衝突後もモータ３への駆動電流を流すことにより作業者への反力が連続駆動モードに比較して小さく、中負荷状態での作業での作業に適している。また、締め付け速度が速く、断続駆動モードと比較して電力消費が少なくて済むという効果が得られる。
【００７２】
時間Ｔ４にて一度目の打撃が行われると、その後同様にして、「休止→逆回転駆動→休止→正回転駆動」を所定回数だけ繰り返すことにより強い打撃トルクでの締め付けが行われ、時間Ｔ６において作業者がトリガ操作を解除することによってモータ３が停止し、締め付け作業が完了する。尚、作業の完了は作業者によるトリガ操作の解除だけでなく、打撃衝撃検出センサ５６（図５参照）の出力を元に、演算部５１が設定された締め付けトルクでの締め付けが完了したと判断したらモータ３の駆動を停止するように制御しても良い。
【００７３】
以上説明したように、本実施例においては締め付けトルクが少なくて済む締め付け初期段階は連続駆動モードで駆動し、締め付けトルクが大きくなるにつれてモータ３の正転及び逆転による断続駆動による断続駆動モードによって強力に締め付けを行う。しかも連続駆動モードから断続駆動モードへの制御モードの切り替え直前に、演算部５１はモータ３の回転数を落とすように制御する。このように移行直前の制御によって、駆動モード変更による急激なトルク変動を避けることができ、トルク変動によって先端工具がネジ頭等から離脱してしまう、いわゆるカムアウトの減少を効果的に防止することができる。
【００７４】
尚、本実施例においては、図１１の時間Ｔ２でモータ３の電流値がある値まで増加することによって連続駆動モードから断続駆動モードへの制御モードの切り替えタイミングを検出するようにしたが、モータ３の電流値の増加で検出するのではなく、モータ３の回転数の落ち込みを監視しながら検出するようにしても良いし、電流値の増加とモータ３の回転数の落ち込みの双方を監視しながら検出するようにしても良い。
【００７５】
次に図１２及び図１３を用いて本発明に係るインパクト工具１の制御手順を説明する。図１２及び図１３は、本発明の実施例に係るインパクト工具１の制御手順を示すフローチャートであり、図１２は前半部分、図１３は後半部分を示している。これらのフローチャートで示される制御手順は、演算部５１に含まれるマイクロプロセッサがプログラムを実行することによってソフト的に実現することができる。
【００７６】
演算部５１は、作業者による作業の開始に先立ち、トグルスイッチ３２（図２参照）を用いてインパクトモードが選択されたか否かを判定する（ステップ１０１）。インパクトモードは、断続駆動モードによりインパクト機構を動作させて締め付けを行うモードである。インパクトモードが選択された場合はステップ１０２に進み、選択されていない場合、即ち、通常のドリルモードが選択された場合はステップ１１１に進む。ドリルモードは、断続駆動モードを用いずに、連続駆動モードだけで先端工具を回転させる締め付けモードであり、モータ３を連続駆動させることによってアンビル４６を所定の方向に回転させる（ステップ１１１）。ドリルモードによる締め付けが完了したらモータ３を停止し（ステップ１１２）、処理を終了する。
【００７７】
インパクトモードが選択されている場合はステップ１０２で、演算部５１はトリガスイッチ８がＯＮされたか否かを判定し（ステップ１０２）、ＯＮされた（トリガ操作部８ａが引かれた）場合は、トリガ操作部８ａの引き量に応じてインバータ回路５２のＰＷＭ制御を開始することにより、モータ３を駆動する（ステップ１０３）。そして、モータ３に供給されるピーク電流が上限値のｐ［Ａ］を超えないように制御しながらモータ３の回転を加速させる。次に、トリガスイッチ８がＯＮになってからＴ１秒経過した後に、電流検出回路５９（図５参照）を用いてモータ３に供給される電流値Ｉの検出を開始し、同時にモータ３の回転数Ｒを回転数検出回路５５（図５参照）の出力を用いて検出を開始する（ステップ１０５）。この電流値Ｉ及び回転数Ｒは、モータ３の回転制御を行っている間に継続して演算部５１によって検出される。ここでＴ０からＴ１の間隔は、例えば数ミリ秒であり、Ｔ１以降は演算部５１によって所定の時間間隔毎（サンプリング間隔毎）に電流値及び回転数が検出される。また演算部５１は、モータ３の回転中に、設定回転数を超えないように回転数の制御をする（ステップ１０６）。
【００７８】
次に演算部５１は、検出された電流値Ｉと、その直前に検出した複数の電流値を演算して平均値Ｉａｖｅを求め、この平均値Ｉａｖｅが閾値Ｉ１を超えているか（Ｉａｖｅ＞Ｉ１の関係）を判定する（ステップ１０７）。閾値Ｉ１は、連続駆動モードにおいてモータ３の回転数を落とす制御を開始するための基準値である。ここでＩａｖｅ＞Ｉ１が成り立てばステップ１０８に進み、Ｉａｖｅ＞Ｉ１が成り立たなければステップ１０３に戻る（ステップ１０７）。
【００７９】
ステップ１０８において、演算部５１は電流検出回路５９で検出された電流値Ｉの増加量や先端工具からの負荷を演算し、その負荷の状態を判別してデューティ値を下げ、モータ３の回転数を下げるように制御する。下げる回転数の大きさは、例えば１割以上、好ましくは３割以上、さらに好ましくは５割以上下げると良い。但し、回転数を大きく下げすぎると作業効率の低下を招くので、締め付け部材や、被締め付け材等の材質などを考慮して下げる回転数の大きさを適宜設定すれば良い。
【００８０】
このようにステップ１０８では、故意にモータ３の回転数を低下させることによりカムアウト現象を起こさないように制御する。また、演算部５１はデューティ値を、締め付け作業の状況に応じて電流検出回路５９の出力値と回転数検出回路５５の出力値から演算して、デューティ値の減少率を演算する。そうすることによってネジやボルトの加工精度のばらつき、被締め付け部材の状態、木材の節や木目などの材質のばらつきなどに対応し、カムアウト現象を防止しながら締め付け作業を行うことが可能となる。
【００８１】
次に演算部５１は、検出された電流値Ｉ及びその直前の複数回で検出された電流値から演算した平均値Ｉａｖｅが閾値Ｉ２を超えているか（Ｉａｖｅ＞Ｉ２の関係）、若しくは、検出された回転数Ｒ及びその直前の複数回で検出された回転数から演算された回転数Ｒａｖｅが閾値Ｒ２を超えているか（Ｒａｖｅ＜Ｒ２の関係）を判定する。ここで、閾値Ｉ２、閾値Ｒ２は連続駆動モードから断続駆動モードに切り替えるための基準値であり、予め設定して演算部５１内の記憶手段に記憶させておくと良い。前記二式のうちどちらか一方、若しくは両方が成り立てば図１３のフローチャートに進み（分岐Ａ）、前記二式が両方成り立たなければステップ１０８に戻る（ステップ１０９）。
【００８２】
次に図１３のフローチャートを用いて断続駆動モードでのインパクト工具の制御手順を説明する。まず、連続駆動モードから断続駆動モードに切り替わったら、モータ３に供給する駆動電流をオフにして５ミリ秒待機する（ステップ１３１）。次に、モータを−３０００ｒｐｍで回転させるように逆転電流をモータ３に供給する（ステップ１３２）。ここで‘マイナス’とは作業中の回転方向とは逆方向に３０００ｒｐｍでモータ３を回転させるという意味である。次に、モータ３の回転数が、−３０００ｒｐｍに達したら、モータ３に供給する電流をオフにして、５ミリ秒待機する（ステップ１３３）。ここで５ミリ秒待機するのは、いきなりモータ３を正方向に逆転させると、インパクト工具本体が振られてしまう恐れがあるためである。また、この待機時において電力の消費がないので消費電力を抑えることができるからである。
【００８３】
次に、モータ３を正回転方向にさせるべく正転電流をオンにする（ステップ１３４）。正転電流をオンにしてから９５ミリ秒後にモータ３に供給する電流をオフにするが、この電流をオフにする前にハンマ４１がアンビル４６に衝突する（打撃する）ことにより、先端工具に強い締め付けトルクが発生する（ステップ１３５、１３６）。その後、トリガスイッチのオン状態が維持されているかを検出し、オフの状態であればモータ３の回転を停止して断続駆動モードの処理を終了する（ステップ１３７、１３８）。ステップ１３７でトリガスイッチ８がオンの状態であればステップ１３１に戻り、同様の打撃動作を繰り返す。
【００８４】
以上説明したように、本実施例によれば相対回転角が１回転未満のハンマとアンビルを用いて、モータを連続回転、正方向及び逆方向の断続回転を行うことによって、効率的に締結部材を締結することができる。また、ハンマを回転させるための駆動を、連続駆動モードから断続駆動モードに切り替える際に、切り替え直前にモータの回転数を下げてから切り替えるようにしたので、駆動モードの移行に伴うアンビル４６による急激なトルク変化が生ずるのを避けることができるので、先端工具が締め付け部材から外れる現象、いわゆるカムアウトが起こる要因を大幅に減らすことができる。
【００８５】
以上、本発明を示す実施例に基づき説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、本実施例ではモータとしてブラシレスＤＣモータを用いた例を説明したが、これに限定されず、正方向及び逆方向に駆動できる他の種類のモータであっても良い。また、前記実施例では、連続駆動ノードから断続駆動モードに移行して一時休止した後に、逆方向への駆動から開始したが、正方向への駆動から開始するようにしても良い。さらに、前記実施例では断続駆動モードにおいて「休止−逆転」及び「休止−正転」の制御を繰り返すようにしたが、「休止−正転」だけの制御を繰り返すようにしても良い。
【符号の説明】
【００８６】
１  インパクト工具            ３  モータ
３ａ  （モータの）回転子      ３ｂ  （モータの）固定子      
３ｃ  （モータの）永久磁石    ３ｄ  絶縁部材
３ｅ  （モータの）コイル      ５  ケース
６  ハウジング      ６ａ  （ハウジングの）胴体部
６ｂ  （ハウジングの）グリップ部      ６ｃ  （ハウジングの）バッテリ保持部
７  基板      ８  トリガスイッチ      ８ａ  トリガ操作部
９  制御回路基板      １０  スイッチング素子      １１  カバー
１２  ＬＥＤライト      １４  正逆切替レバー
１５  スリーブ      １６ａ  メタルベアリング      １６ｂ  ベアリング
１７ａ、１７ｂ  ベアリング      １８  冷却ファン      
１８ａ  （冷却ファンの）貫通穴      １８ｂ  （冷却ファンの）円筒部
１８ｃ  （冷却ファンの）フィン      １８ｄ  （冷却ファンの）開口部
１９  （モータの）回転軸
２０  ネジボス      ２１  遊星歯車減速機構
２１ａ  サンギヤ      ２１ｂ  プラネタリーギヤ
２１ｃ  回転軸      ２１ｄ  アウターギヤ      ２２  インナカバー
２３  Ｏリング      ２６ａ、２６ｂ  空気取入口      ２６ｃ  スリット
３０  バッテリパック      ３０ａ  リリースボタン      ３１  制御パネル
３２  トグルスイッチ（インパクトモード／ドリルモード切替スイッチ）
３３  ベルトフック      ３４  ストラップ
４０  打撃機構      ４１  ハンマ      ４１ａ  嵌合軸      ４１ｂ  本体部分
４１ｃ、４１ｄ  羽根部      ４２  突出部      ４２ａ、４２ｂ  打撃面
４３  突出部      ４３ａ、４３ｂ  打撃面      ４４ａ  円盤部
４４ｂ  円盤部       ４４ｃ  接続部      ４４ｄ  貫通穴        ４４ｅ  円筒部
４４ｆ  空間      ４６  アンビル      ４６ａ  装着穴      ４６ｂ  本体部分
４６ｃ、４６ｄ  羽根部      ４６ｆ  嵌合穴      ４７  突出部
４７ａ、４７ｂ  被打撃面      ４８  突出部      ４８ａ、４８ｂ  被打撃面
５０  制御部      ５１  演算部      ５２  インバータ回路
５３  制御信号出力回路      ５４  回転子位置検出回路
５５  回転数検出回路      ５６  打撃衝撃検出センサ
５７  打撃衝撃検出回路      ５８  回転位置検出素子
５９  電流検出回路      ６０  スイッチ操作検出回路
６１  印加電圧設定回路      ６２  回転方向設定回路
１５１  ハンマ      １５１ａ  嵌合軸      １５１ｂ  本体部分
１５１ｃ  円盤部      １５１ｄ  接続部分      １５１ｆ  貫通穴
１５２  突出部      １５２ａ、１５２ｂ  打撃面      １５３  突出部
１５６  アンビル      １５６ａ  装着穴      １５６ｂ  本体部分
１５７  突出部      １５７ａ、１５７ｂ  被打撃面      １５８  突出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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